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2022 年度 実績報告書

昆虫微小脳を用いた社会学習の報酬予測誤差仮説の検証

研究課題

研究課題/領域番号 21K19245
研究機関北海道大学

研究代表者

水波 誠  北海道大学, 理学研究院, 教授 (30174030)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード予測誤差学習 / 社会学習 / 昆虫 / コオロギ / オクトパミン / 2次条件付け
研究実績の概要

初年度の研究により、コオロギ報酬性社会学習は「2次条件付け仮説」で説明でき、「報酬予測誤差仮説」では説明できないことが示唆された。最終年度は、「2次条件付け仮説」の核心となるオクトパミンニューロンの働きについて解析した結果、コオロギのオクトパミンニューロンの社会学習における役割は、哺乳類の社会学習における「ミラーニューロン」の役割に類似しているとの結論が得られた。これにより昆虫と哺乳類で社会学習での「ミラー様の神経活動」に役割に共通性があることが示唆された。一方、最初期遺伝子の発現を指標とした社会学習中のオクトパミンニューロンの活動解析については、見るべき成果は得られなかった。
次に、同種の死体に対する忌避性社会学習のそのメカニズムについての実験を行った。種々の実験により、この忌避性社会学習は「2次条件付け」ではなく、「1次条件付け」により説明できることが分かった。そこではドーパミンニューロンが忌避情報を担っていた。この学習が忌避刺激の「予測誤差仮説」で説明できるかについては、結論が得られなかった。
一方、本研究により、昆虫の同種他個体の認知過程には、通常の感覚刺激の認知過程とは大きな相違点があるという興味深い事実が明らかになった。その解明は次の研究課題となりうる。そこで同種他個体認知についての実験系として近年解析が進展しているゴキブリの性フェロモン受容系を採用し、性フェロモン受容体の同定や近縁種間での性フェロモン交差反応の解析などを行った。そこで得られた成果には、社会学習における同種他個体認知についての理解の助けになるものがあった。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Harvard University
  • [国際共同研究] Universidad Publica de Navarra(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Universidad Publica de Navarra
  • [雑誌論文] oskar acts with the transcription factor Creb to regulate long-term memory in crickets.2023

    • 著者名/発表者名
      Kulkarni, A., Ewen-Campen, B., Terao, K., Matsumoto, Y., Li, Y., Watanabe, T., Kao, J. A., Parhad, S. S., Ylla, G., Mizunami, M.. Extavour, C. G.
    • 雑誌名

      PNAS

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Octopamine neurons mediate reward signals in social learning in an insect2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Segi, Kohei Hashimoto, Mamkoto Mizunami
    • 雑誌名

      iScience

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spontaneous recovery from overexpectation in an insect2022

    • 著者名/発表者名
      Terao Kanta、Matsumoto Yukihisa、Alvarez Beatriz、Mizunami Makoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 9827

    • DOI

      10.1038/s41598-022-13800-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Conditioned taste aversion in the cricket Gryllus bimaculatus2022

    • 著者名/発表者名
      Lyu Hui、Mizunami Makoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 9751

    • DOI

      10.1038/s41598-022-13500-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Silencing the odorant receptor co-receptor impairs olfactory reception in a sensillum-specific manner in the cockroach2022

    • 著者名/発表者名
      Tateishi Kosuke、Watanabe Takayuki、Nishino Hiroshi、Mizunami Makoto、Watanabe Hidehiro
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 ページ: 104272~104272

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.104272

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Transcriptomic and phylogenetic analyses for the periplanone receptor gene family in the antennae of Blattidae cockroaches.2023

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Watanabe, Hiroshi Nishino, Kosuke Tateishi, Hidehiro Watanabe, Makoto Mizunami
    • 学会等名
      International Conference for Blattodea Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional elucidation of two sex pheromones in the American cockroach; from receptions to behaviors2023

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Tateishi, Takayuki Watanabe, Mana Domae, Hiroshi Nishino, Makoto Mizunami, Hidehiro Watanabe
    • 学会等名
      International Conference for Blattodea Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Transcriptome analyses of chemosensory receptor genes in the antennae of cockroaches and a cricket.2022

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Watanabe, Makoto Mizunami, Hiroshi Nishino, Hidehiro Watanabe, Kosuke Tateishi
    • 学会等名
      Annual meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • [学会発表] Two distinct sex pheromone processing pathways in the American cockroach; from receptions to behaviors.2022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Tateishi, Takayuki Watanabe, Mana Domae, Hiroshi Nishino, Makoto Mizunami, Hidehiro Watanabe
    • 学会等名
      Annual meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • [学会発表] Roles of octopamine and dopamine neurons in the formation of parallel appetitive and aversive memories and their control over conditioned response in Pavlovian conditioning in the cricket Gryllus bimaculatus2022

    • 著者名/発表者名
      Sadniman Rahman, Makoto Mizunami
    • 学会等名
      Annual meeting of the Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • [学会発表] コオロギ(Gryllus bimaculatus)における嫌悪性社会学習メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      橋本光平, 水波誠
    • 学会等名
      日本動物学会大会
  • [学会発表] ワモンゴキブリの2種の性フェロモンの受容機構と行動的役割の違い2022

    • 著者名/発表者名
      立石康介,渡邊崇之,西野浩史,水波誠,渡邉英博
    • 学会等名
      日本動物学会大会
  • [学会発表] Functional and developmental analysesofthe sex pheromone receptionsystem in the American cockroach during the nymphal-adult transition2022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Tateishi, Takayuki Watanabe, Hiroshi Nishino, Makoto Mizunami, Hiroyuki Ai, Hidehiro Watanabe
    • 学会等名
      International Congress of Neuroethology
    • 国際学会
  • [備考] 水波研ホームページ

    • URL

      https://www.sci.hokudai.ac.jp/~mizunami/MICROB~2/

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公開日: 2023-12-25  

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